| 研究課題/領域番号 |
16K04903
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
下条 雅幸 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00242313)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ナノ粒子 / パターニング / 電子線 / プラズモン |
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| 研究実績の概要 |
表面プラズモン共鳴を利用したナノスケールの光回路や光素子に関する研究が注目されている。これらに関するこれまでの研究では、コロイド溶液から基板上に滴下した金や銀のナノ粒子を用いたものが多い。しかし溶液から滴下した場合、粒子の位置はランダムになってしまい、光の導波路などの機能を持った回路等を作ることはできない。本研究では、電子線を利用して、意図的な配置のナノ粒子構造体を作製する。具体的には、基板上にナノ粒子を2次元的に配置（第1段階）、電子線を用いて必要な粒子のみを基板に固定（第2段階）、不要な粒子を除去（第3段階）により行う。
予備的な研究の段階では、第1段階で化学的な結合を用いて2次元配列を作製していた。しかし、結合が強固すぎて、第3段階で不要な粒子を完全に除去できない問題点があった。第2段階では、電子線を照射した範囲よりも広い領域で、ナノ粒子が固定されてしまう問題点があった。本研究は、これらの各段階における問題点の解決を目指すものである。
昨年度に、第2段階の電子線の散乱範囲をシミュレーションするソフトウエアを開発した。本年度はそれを利用して、電子線が基板に入射し、基板内での後方散乱によって基板表面に戻り、粒子が固定される範囲の検討を行った。その結果、電子線の加速電圧が小さいほど、また基板の原子番号や密度が大きいほど、後方散乱する電子の範囲が小さくなり、それにより固定範囲も小さくなることが明らかとなった。そのことは実験的にも証明できた。更に、金以外のナノ粒子についても検討を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度に開発してソフトウエアを用いて、ナノ粒子が基板上に固定される際の、電子線照射条件や基板の種類による影響を考察した。その結果、電子線の加速電圧が小さいほど、また基板の原子番号や密度が大きいほど、後方散乱する電子の範囲が小さくなり、それにより固定範囲も小さくなることが明らかとなった。そのことは実験でも証明できた。さらに、金以外のナノ粒子（銀やプルシアンブルー粒子）についても検討を開始している。
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| 今後の研究の推進方策 |
プラズモン共鳴を利用した素子には金だけでなく、銀ナノ粒子も使用可能である。また、プラズモニック回路だけでなく、様々な応用のためには、金や銀以外のナノ粒子を固定することも有益である。そこで次年度は主に、金以外のナノ粒子を固定する手法について検討を行う予定である。
固定する粒子が金属以外であれば、電子線による損傷等も考えられるため、固定できるだけでなく、ナノ粒子のもつ機能を失っていないことが重要である。そのため、電子線の照射条件の検討も必要であると考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は計算機シミュレーションによる研究が主であったため、研究費使用額が少なくなったが、翌年度に金以外のナノ粒子を購入に使用する予定である。
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